專利名稱：高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型涉及航天發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，具體地說涉及航天發(fā)動(dòng)機(jī)的高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在航天發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)高溫氣流的升壓多采用被動(dòng)引射和主動(dòng)引射相結(jié)合的技術(shù)手段，通常采用常溫氣體噴射泵或純蒸汽噴射泵作為主動(dòng)引射的實(shí)現(xiàn)方式。前者適用于被抽吸燃?xì)饬髁亢苄〉那闆r下，而后者的工質(zhì)由工業(yè)鍋爐產(chǎn)生，并需要大容積高溫絕熱容器配合使用，設(shè)備投資巨大，鑒于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)間歇進(jìn)行的特點(diǎn)，其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，并對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來不利影響。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)中，燃?xì)饨禍赝ǔ２捎瞄g接降溫的手段，如采用緊湊式換熱器，將氣流溫度由i9oo°c降低至iooo°c，再采用其他形式的間接式換熱器，使氣流溫度進(jìn)一步降低。采用這種形式的氣流冷卻方案，換熱器的換熱元件和高溫氣流直接接觸， 使換熱元件受到高溫、高速氣流的直接沖刷，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大，制造成本高，與高溫氣流接觸的部件易出現(xiàn)局部過熱區(qū)，甚至產(chǎn)生燒蝕的現(xiàn)象。另外，在進(jìn)口氣流溫度更高的情況下，換熱器的換熱元件則難以承受相應(yīng)的高溫。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有針對(duì)高溫燃?xì)獾纳龎航禍丶夹g(shù)設(shè)備投資大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、容易引起燒蝕的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案一種高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)，其特殊之處在于它包括依次連接的擴(kuò)壓器、直接接觸式降溫器、間接接觸式降溫器以及串聯(lián)的多級(jí)蒸汽噴射泵，所述擴(kuò)壓器的輸入口的截面與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獬隹诮孛嬷睾希龆嗉?jí)蒸汽噴射泵的最后出口連接大氣。上述多級(jí)蒸汽噴射泵為四級(jí)。一種高溫燃?xì)馍龎杭敖禍胤椒?，其特殊之處在于包括以下步驟1通過擴(kuò)壓器將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的高速燃?xì)膺M(jìn)行降速升壓，輸出2500°C 3200°C的高溫氣體2將高溫氣體輸送至直接接觸式降溫器進(jìn)行一次降溫，輸出800°C 1200°C的中溫氣體；3將中溫氣體輸送至間接接觸式降溫器進(jìn)行冷卻，輸出200°C以下的低溫氣體；4將低溫氣體輸送至串聯(lián)的多級(jí)蒸汽噴射泵進(jìn)行逐級(jí)升壓，使最后一級(jí)蒸汽噴射泵輸出IOOkPa的氣體，并排入大氣。上述步驟2的具體方法是將高溫氣體輸送至加有一定流量冷卻水的直接接觸式降溫器進(jìn)行降溫。上述步驟4中多級(jí)蒸汽噴射泵的工質(zhì)均是液氧/酒精/水三種組元在化學(xué)燃料燃燒蒸汽發(fā)生器中生成的含有不可凝氣體的蒸汽。上述擴(kuò)壓器的輸入口的截面與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獬隹诮孛嬷睾?，所述多?jí)蒸汽噴射泵的最后出口連接大氣。上述多級(jí)蒸汽噴射泵為四級(jí)。本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型通過擴(kuò)壓器和蒸汽噴射泵相結(jié)合的技術(shù)手段，逐級(jí)升高燃?xì)獾膲毫χ罥OOkPa以上并排入大氣；能夠充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)噴管出口截面高速氣流的動(dòng)能，提高整個(gè)試驗(yàn)裝置運(yùn)行的效率；2、本實(shí)用新型通過直接接觸式和間接接觸式降溫器將高溫燃?xì)獾臏囟冉档椭?200°C以下，以提高蒸汽噴射泵的運(yùn)行效率；有利于間接換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材，使換熱器的整體規(guī)模達(dá)到最小；3、本實(shí)用新型采用化學(xué)燃料燃燒蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽作為蒸汽噴射泵的工質(zhì)來源，減少了設(shè)備投資和運(yùn)行成本，并適合于航天發(fā)動(dòng)機(jī)間歇試驗(yàn)的特點(diǎn)。

圖1為高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)機(jī)構(gòu)示意圖。其中附圖標(biāo)記為1_發(fā)動(dòng)機(jī)，2-擴(kuò)壓器，3-直接接觸式降溫器，4-間接接觸式降溫器，5-蒸汽噴射泵。
具體實(shí)施方式
發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在試驗(yàn)艙內(nèi)，通過擴(kuò)壓器將發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面的高速燃?xì)饨邓偕龎海跀U(kuò)壓器出口截面燃?xì)鉁囟葹?500°C 3200°C。高溫燃?xì)怆S即通過直接接觸式降溫器和間接接觸式降溫器進(jìn)行冷卻，氣流溫度分別降低到800°C 1200°C和200°C以下。在直接接觸式降溫器中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面氣流參數(shù)(氣流流量、定壓比熱、溫度等)的不同，加入相應(yīng)流量的冷卻水，經(jīng)過相變和升溫，能夠有效降低氣流的溫度。氣流隨后進(jìn)入四級(jí)蒸汽噴射泵裝置，逐級(jí)升壓至IOOkPa以上，并排入大氣?；瘜W(xué)燃料燃燒蒸汽發(fā)生器可使液氧/酒精/水三種組元生成含有一定量不可凝氣體的蒸汽，通過蒸汽管道輸運(yùn)到蒸汽噴射泵，作為噴射泵的工質(zhì)。
蒸汽噴射泵的設(shè)計(jì)考慮了主動(dòng)氣流為兩相流的影響，與化學(xué)燃料燃燒蒸汽發(fā)生器配合使用，以取得較好的使用效果。在發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面高溫燃?xì)鈪?shù)變化的條件下，將壓強(qiáng)為0. 5Pa 500Pa的大流量高溫氣流逐級(jí)升壓至IOOkPa以上，并排入大氣。發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面高溫氣流參數(shù)不同，通過擴(kuò)壓器和蒸汽噴射泵相結(jié)合的技術(shù)手段，逐級(jí)升高燃?xì)獾膲毫χ罥OOkPa以上并排入大氣；通過直接接觸式和間接接觸式降溫器將高溫燃?xì)獾臏囟冉档椭?00°C以下；并采用化學(xué)燃料燃燒蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽作為蒸汽噴射泵的工質(zhì)來源。
權(quán)利要求1.一種高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)，其特征在于它包括依次連接的擴(kuò)壓器、直接接觸式降溫器、間接接觸式降溫器以及串聯(lián)的多級(jí)蒸汽噴射泵，所述擴(kuò)壓器的輸入口的截面與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獬隹诮孛嬷睾?，所述多?jí)蒸汽噴射泵的最后出口連接大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)，其特征在于所述多級(jí)蒸汽噴射泵為四級(jí)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及航天發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫燃?xì)馍龎杭敖禍叵到y(tǒng)，包括依次連接的擴(kuò)壓器、直接接觸式降溫器、間接接觸式降溫器以及串聯(lián)的多級(jí)蒸汽噴射泵，所述擴(kuò)壓器的輸入口的截面與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獬隹诮孛嬷睾?，多?jí)蒸汽噴射泵的最后出口連接大氣。解決了現(xiàn)有針對(duì)高溫燃?xì)獾纳龎航禍丶夹g(shù)設(shè)備投資大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、容易引起燒蝕的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)G01M15/02GK202110066SQ201020696488
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者余愛英, 史超, 李雙軍, 王志武, 王棟, 閆峰, 黃爭, 龔文祥 申請(qǐng)人:西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所